CH699855B1

CH699855B1 - Axle counting process for rail vehicles.

Info

Publication number: CH699855B1
Application number: CH00257/10A
Authority: CH
Inventors: Siegfried Schneider; Roland Windel; Michael Wuebbenhorst
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2011-08-31
Also published as: DE112008002201A5; WO2009030657A1; TW200925034A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Achszählung bei Schienenfahrzeugen mit einem, insbesondere im Bereich einer Schienenkrümmung angeordneten, Achszählsensor, wobei ein analoger Signalverlauf (2, 2.1) am Ausgang des Achszählsensors mit einer Schaltschwelle (3) verglichen wird, zwischen deren Überschreitung und anschliessender Unterschreitung ein digitaler Zählimpuls (4) erzeugt wird. Um eine Teilung (4.1/4.2) des digitalen Zählimpulses (4) bei spiessgangeffektbedingt kurzzeitigem Einbruch (5) des analogen Signalverlaufes (2.1) bis unterhalb der Schaltschwelle (3) zu vermeiden, wird der digitale Zählimpuls (4) aus einem tiefpassgefilterten Beeinflussungssignal (1.1) des Achszählsensors abgeleitet.The invention relates to a method for axle counting in rail vehicles with an axle counting sensor arranged in particular in the region of a rail bend, an analogue signal profile (2, 2.1) being compared at the output of the axle counting sensor with a switching threshold (3), between exceeding it and subsequently falling below it digital count (4) is generated. In order to avoid a division (4.1 / 4.2) of the digital counting pulse (4) due to a short-term dip (5) of the analog waveform (2.1) to below the switching threshold (3), the digital counting pulse (4) is generated from a low-pass filtered influencing signal (1.1 ) derived from the axle counting sensor.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Achszählung bei Schienenfahrzeugen mit einem, insbesondere im Bereich einer Schienenkrümmung angeordneten, Achszählsensor, wobei ein analoger Signalverlauf am Ausgang des Achszählsensors mit einer ersten Schaltschwelle verglichen wird, zwischen deren Überschreitung und anschliessender Unterschreitung ein digitaler Zählimpuls erzeugt wird. The invention relates to a method for axle counting in rail vehicles with a, in particular in the region of a rail curve arranged axle counting sensor, wherein an analog waveform is compared at the output of Achszählsensors with a first switching threshold, between the exceeding and subsequent undershooting a digital count is generated ,

[0002] Achszählsensoren werden im Bahnwesen für die Gleisfreimeldung, aber auch für andere Schalt- und Meldeaufgaben eingesetzt. Dabei wird überwiegend die magnetfeldbeeinflussende Wirkung der Eisenräder der Schienenfahrzeuge ausgenutzt. Für die Fahrtrichtungserkennung des Schienenfahrzeugs werden zweikanalige Sensoren benötigt. Beim Überfahren eines Fahrzeugrades erzeugen die beiden Sensorkanäle nacheinander zeitlich versetzte Signale, die zur Fahrtrichtungserkennung genutzt werden. Achszählsensoren be used in railways for the track vacancy, but also for other switching and reporting tasks. In this case, the magnetic field influencing effect of the iron wheels of rail vehicles is predominantly utilized. Two-channel sensors are required for the direction of travel detection of the rail vehicle. When driving over a vehicle wheel, the two sensor channels generate successively time-shifted signals which are used to detect the direction of travel.

[0003] Diese nach dem induktiven Wirkprinzip arbeitenden Achszählsensoren lassen sich neben der ein- oder zweikanaligen Bauweise auch in Näherungsschalter, die die Rückwirkung der Eisenräder auf einen ein Magnetfeld erzeugenden Sensor erfassen, und die Eisenbahnschienen umgreifenden Systeme mit getrenntem Sender und Empfänger einteilen. These working on the inductive mode axle counter can be in addition to the one- or two-channel design in proximity switches that detect the reaction of the iron wheels on a magnetic field generating sensor, and the railroad systems encompassing systems with separate transmitter and receiver.

[0004] Allen induktiv arbeitenden Sensoren ist dabei gemeinsam, dass sie störempfindlich sind gegenüber Drehgestellverkantungen, die insbesondere im Bereich einer Schienenkrümmung auftreten. Durch diesen sogenannten Spiessgangeffekt kann es zu einem kurzzeitigen Einbruch des analogen Signalverlaufes bis unterhalb einer Schaltschwelle kommen, so dass eine Teilung des digitalen Zählimpulses resultiert. Diese Zählimpulsteilung führt zu Fehlzählungen bezüglich der Anzahl der Achsen, die den Sensor passiert haben. Der Spiessgangeffekt tritt besonders ausgeprägt in Schienenbögen mit relativ kleinem Radius auf, wie er typischerweise im Nahverkehr vorkommt. Das Verhalten von Schienenfahrzeugen bei Kurvenfahrten ist u.a. beschrieben in Friedrich, F. «Spurführung in engen Gleisbögen», Der Nahverkehr 2/1985, Seiten 52–61. Allen inductively operating sensors is common that they are susceptible to bogie tilting, which occur especially in the region of a rail bend. This so-called spike effect can lead to a brief break in the analog signal response below a switching threshold, resulting in a division of the digital counting pulse. This count pulse division leads to miscounts with respect to the number of axes that have passed the sensor. The Spiessgangeffekt occurs particularly pronounced in rail arches with relatively small radius, as it typically occurs in local traffic. The behavior of rail vehicles when cornering is u.a. described in Friedrich, F. "Tracking in narrow track curves", The Nahverkehr 2/1985, pages 52-61.

[0005] Insbesondere wegen der Probleme mit dem Spiessgangeffekt wurden im Nahverkehr bisher überwiegend andere Prinzipien zur Gleisfreimeldung, z.B. Gleisstromkreise, eingesetzt, bei denen der Spiessgangeffekt nicht auftritt. In particular, because of the problems with the Spiessgangeffekt have been in local transport mainly other principles for track vacancy, e.g. Track circuits, used in which the Spiessgangeffekt does not occur.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Achszählung mit Achszahlsensoren anzugeben, bei dem der Spiessgangeffekt sich nicht negativ auswirkt, so dass Achszählstörungen vermieden werden. The invention has for its object to provide a method for axle counting with Achszahlsensoren in which the Spiessgangeffekt does not adversely affect, so that Achszählstörungen be avoided.

[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Teilung des digitalen Zählimpulses spiessgangeffektbedingt bei kurzzeitigem Einbruch des analogen Signalverlaufes bis unterhalb der ersten Schaltschwelle vermieden wird, indem der digitale Zählimpuls aus einem tiefpassgefilterten Beeinflussungssignal des Achszählsensors abgeleitet wird. Durch die Tiefpassfilterung wird die durch den Signaleinbruch zerklüftete Spitze des den Achszählsensor beaufschlagenden Beeinflussungssignals quasi abgeschnitten, wodurch ein auswertbarer Signalverlauf mit nur einem Maximum entsteht. Dieser Signalverlauf lässt sich problemlos mit der Schaltschwelle vergleichen, um daraus den digitalen Zählimpuls zu bilden. Eine Doppelung des Zählimpulses durch Teilung desselben und damit eine Doppelzählung eines Eisenbahnrades wird somit vermieden. The object is achieved according to the invention that a division of the digital count spiessgangeffektbedingt is avoided for short-term onset of the analog waveform to below the first switching threshold by the digital count is derived from a low-pass filtered influencing signal of Achszählsensors. Due to the low-pass filtering, the peak of the influencing signal applied to the axle counting sensor, which is rugged by the signal collapse, is virtually cut off, as a result of which an evaluatable signal curve with only one maximum is produced. This signal curve can easily be compared with the switching threshold in order to form the digital counting pulse. A duplication of the count by dividing the same and thus a double count of a railway wheel is thus avoided.

[0008] Gemäss Anspruch 2 ist vorgesehen, dass das Beeinflussungssignal digitalisiert und über einen von mehreren parallelen FIR-Filtern unterschiedlicher Grenzfrequenz einem Komparator zum Vergleich mit der Schaltschwelle zugeführt wird, wobei der Komparator mit dem in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs ausgewählten FIR-Filter verbunden ist. Digital arbeitende FIR-Filter sind zur Tiefpassfilterung besonders gut geeignet. Allerdings ist die Bedämpfung der Amplitude des Beeinflussungssignals von der Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs abhängig, so dass der Komparator über einen geschwindigkeitsabhängigen Schalter jeweils mit dem geeigneten Filter verbunden werden muss. According to claim 2 it is provided that the influencing signal is digitized and fed via one of a plurality of parallel FIR filters of different cutoff frequency to a comparator for comparison with the switching threshold, wherein the comparator with the selected depending on the speed of the rail vehicle FIR filter connected is. Digitally working FIR filters are particularly well suited for low-pass filtering. However, the damping of the amplitude of the influencing signal on the speed of the rail vehicle is dependent, so that the comparator must be connected via a speed-dependent switch in each case with the appropriate filter.

[0009] Die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs kann gemäss Anspruch 3 anhand einer Zeitdifferenz zwischen zwei Schwellwerten auf der steigenden Flanke des Beeinflussungssignals ermittelt werden. Vorzugsweise wird für die Geschwindigkeitsermittlung der FIR-Filter mit der grössten Grenzfrequenz verwendet. The speed of the rail vehicle can be determined according to claim 3 based on a time difference between two threshold values on the rising edge of the influence signal. Preferably, the FIR filter with the highest cutoff frequency is used for the speed determination.

[0010] Die Erfindung wird nachfolgend anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen: <tb>Fig. 1<sep>die Entstehung eines Zählimpulses bei Anordnung eines Achszählsensors an einem geraden Gleis, <tb>Fig. 2<sep>die Entstehung eines Doppel-Zählimpulses bei Anordnung des Achszählsensors an einem gekrümmten Gleis, <tb>Fig. 3<sep>ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Vermeidung des Doppel-Zählimpulses gemäss Fig. 2 und <tb>Fig. 4<sep>Signalverläufe in Anlehnung an das Blockschaltbild gemäss Fig. 3.The invention will be explained in more detail with reference to figuerlicher representations. Show it: <Tb> FIG. 1 <sep> the generation of a counting pulse when an axle counting sensor is arranged on a straight track, <Tb> FIG. 2 <sep> the generation of a double counting pulse when the axle counting sensor is arranged on a curved track, <Tb> FIG. 3 is a block diagram illustrating a method for avoiding the double count pulse of FIG. 2 and FIG <Tb> FIG. 4 <sep> Signal curves on the basis of the block diagram according to FIG. 3.

[0011] Die Fig. 1, 2 und 4zeigen in vergleichbarer Darstellungsweise in der oberen Signalkurve die analoge Beeinflussung 1 bzw. 1.1 des Achszählsensors. 1, 2 and 4 show in a comparable representation in the upper signal curve, the analog influence 1 or 1.1 of Achszählsensors.

[0012] Fig. 1 veranschaulicht die Verhältnisse bei einem Achszählsensor, der an einem geraden Gleis montiert ist und durch ein Eisenbahnrad überfahren wird. Es ist ersichtlich, dass am Ausgang des Achszählsensors ein Signalverlauf 2 resultiert, der bei Erreichung einer Schaltschwelle 3 ein Einschaltsignal für die Erzeugung eines digitalen Zählimpulses 4 aktiviert. Bei Weiterfahrt des Rades wird zunächst ein Maximum der Beeinflussung 1 und damit auch des ausgangsseitigen Signalverlaufes 2 erreicht. Anschliessend sinkt die Beeinflussung 1, wobei beim Unterschreiten der Schaltschwelle 3 das Signal, das den digitalen Zählimpuls 4 erzeugt, wieder deaktiviert wird. Es entsteht folglich genau ein digitaler Zählimpuls 4 für jedes Rad des Schienenfahrzeugs. Der Einfluss einer Hysterese, der dazu führt, dass die Ausschaltschwelle für die Aktivierung des Zählimpulses 4 etwas niedriger ist als die Einschaltschwelle, wurde zur Vereinfachung der Darstellung ignoriert. Fig. 1 illustrates the conditions in an axle counting sensor, which is mounted on a straight track and is run over by a railway wheel. It can be seen that at the output of the Achszählsensors a waveform 2 results, which activates a turn-on signal for the generation of a digital Zählimpulses 4 upon reaching a switching threshold. As the wheel continues to move, a maximum of the influence 1 and thus also of the output-side signal course 2 is initially achieved. Subsequently, the influence 1 decreases, wherein when falling below the switching threshold 3, the signal which generates the digital count 4, is again deactivated. Consequently, there is exactly one digital count 4 for each wheel of the rail vehicle. The influence of a hysteresis causing the turn-off threshold for the activation of count 4 to be slightly lower than the turn-on threshold has been ignored for ease of illustration.

[0013] Wird der Achszählsensor jedoch an einem gekrümmten Gleis montiert, kann es – wie Fig. 2zeigt – durch das Verkanten eines Drehgestelles, d.h. durch den Spiessgangeffekt, des Schienenfahrzeuges zu Achszählstörungen kommen. Dabei sind sowohl das Beeinflussungssignal 1.1 als auch der Signalverlauf 2.1 am Ausgang des Achszählsensors durch einen kleinen Einbruch 5 gekennzeichnet. Wenn dieser Einbruch 5 die Schaltschwelle 3 unterschreitet, entstehen zwei digitale Zählimpulse 4.1 und 4.2, obwohl nur ein Rad die Messstelle passiert hat. However, if the axle counting sensor is mounted on a curved track, it can - as shown in Fig. 2 - by the tilting of a bogie, i. come through the Spiessgangeffekt, the rail vehicle to Achszählstörungen. Both the influencing signal 1.1 and the signal course 2.1 at the output of the axle counting sensor are characterized by a small break-in 5. If this burglary 5 falls below the switching threshold 3, two digital counts 4.1 and 4.2 occur, although only one wheel has passed the measuring point.

[0014] Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen anhand eines Blockschaltbildes und zugehöriger Signalverläufe ein Verfahren zur Vermeidung der Zweiteilung 4.1/4.2 des Zählimpulses 4. Um den Einbruch 5 unschädlich zu machen, wird die integrierende Eigenschaft von Tiefpassfiltern genutzt. 3 and 4 illustrate a block diagram and associated waveforms a method for avoiding the division of 4.1 / 4.2 of the count 4. To make the burglary 5 harmless, the integrating property of low-pass filters is used.

[0015] Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, bei dem digitale FIR-Filter 6.1, 6.2, 6.3 und 6.4 verwendet werden. Denkbar ist aber auch die Verwendung von analogen Tiefpassfiltern. Beim Einsatz von FIR-Filtern 6.1, 6.2, 6.3 und 6.4 muss das durch den Spiessgangeffekt verformte analoge Beeinflussungssignal 1.1 (Fig. 4) zunächst mittels eines Analog/Digital-Wandlers 7 in ein digitales Signal umgewandelt werden. Da die Amplitude bei steigender Geschwindigkeit stärker bedämpft wird, werden mehrere FIR-Filter 6.1, 6.2, 6.3 und 6.4 mit unterschiedlichen Grenzfreguenzen in paralleler Anordnung verwendet. Für niedrige Geschwindigkeiten bis 20 km/h wird ein FIR-Filter 6.1 mit einer Grenzfrequenz von z. B. 5 Hz eingesetzt. Die weiteren FIR-Filter 6.2, 6.3 und 6.4 können z.B. Grenzfrequenzen 10 Hz, 20 Hz und 40 Hz aufweisen, wobei 40 Hz bei Geschwindigkeiten von ca. 100 km/h ausgewählt wird. Ein Schalter 8 verbindet das geschwindigkeitsabhängig ausgewählte FIR-Filter 6.1, 6.2, 6.3 oder 6.4 mit einem Komparator 9, welcher letztlich den digitalen Zählimpuls 4 liefert. Fig. 3 shows a block diagram in which digital FIR filters 6.1, 6.2, 6.3 and 6.4 are used. However, it is also conceivable to use analog low-pass filters. When FIR filters 6.1, 6.2, 6.3 and 6.4 are used, the analog influencing signal 1.1 (FIG. 4) deformed by the skew effect must first be converted into a digital signal by means of an analog / digital converter 7. Since the amplitude is attenuated more strongly as the velocity increases, several FIR filters 6.1, 6.2, 6.3 and 6.4 with different cut-off frequencies in parallel arrangement are used. For low speeds up to 20 km / h, an FIR filter 6.1 with a cutoff frequency of z. B. 5 Hz used. The further FIR filters 6.2, 6.3 and 6.4 may e.g. Cutoff frequencies 10 Hz, 20 Hz and 40 Hz, with 40 Hz at speeds of about 100 km / h is selected. A switch 8 connects the speed-dependent selected FIR filter 6.1, 6.2, 6.3 or 6.4 with a comparator 9, which ultimately delivers the digital count 4.

[0016] Fig. 4 zeigt die analoge Beeinflussung 1.1 des Achszählsensors, den nach dem Durchlauf durch die FIR-Filter 6.1, 6.2, 6.3 oder 6.4 geglätteten Signalverlauf am Ausgang des Achszählsensors und den digitalen Zählimpuls 4. Die Ermittlung der Geschwindigkeit erfolgt bei Tiefpassfilterung mit grösster Grenzfrequenz, z.B. 40 Hz. Dabei wird die Zeitdifferenz t2–t1zwischen zwei Schwellwerten 10 und 11 auf der steigenden Flanke des Beeinflussungssignals 1.1 gemessen und daraus die Geschwindigkeit abgeleitet. Fig. 4 shows the analog influence 1.1 of Achszählsensors, the smoothed after passing through the FIR filters 6.1, 6.2, 6.3 or 6.4 waveform at the output of Achszählsensors and the digital count pulse 4. The determination of the speed takes place with low-pass filtering highest cutoff frequency, eg 40 Hz. In this case, the time difference t2-t1 between two threshold values 10 and 11 is measured on the rising edge of the influencing signal 1.1 and the speed derived therefrom.

[0017] Durch die Tiefpassfilterung wird der kurzzeitige Einbruch 5 geglättet, so dass durch Vergleich mit der Schaltschwelle 3 von dem Komparator 9 der Zählimpuls 4 ausgegeben wird. Due to the low-pass filtering of the brief burglary 5 is smoothed so that the count 4 is output by comparison with the switching threshold 3 of the comparator 9.

Claims

1. A method for axle counting in rail vehicles with a, in particular in the region of a rail curve arranged axle counting sensor, wherein an analog waveform (2, 2.1) is compared at the output of the Achszählsensors with a switching threshold (3), between their exceeding and subsequent undershooting a digital count (4) is generated, characterized in that a division (4.1 / 4.2) of the digital count pulse (4) in spiessgangeffektbedingt short-term slump (5) of the analog waveform (2.1) to below the switching threshold (3) is avoided by the digital count (4) is derived from a low-pass filtered influencing signal (1.1) of the Achszählsensors.

2. The method according to claim 1, characterized in that the influencing signal (1.1) digitized and one of a plurality of parallel FIR filters (6.1, 6.2, 6.3, 6.4) different cutoff frequency a comparator (9) for comparison with the switching threshold (3) is supplied, wherein the comparator (9) is connected to the selected depending on the speed of the rail vehicle FIR filter (6.1, 6.2, 6.3, 6.4).

3. The method according to claim 1, characterized in that the speed of the rail vehicle based on a time difference (t2-t1) between two threshold values (10 and 11) on the rising edge of the influencing signal (1.1) is determined.